基于通用网络引擎的现有虚拟仪器远程化的研究

论文摘要

测试仪器的发展经历了传统硬件仪器、基于PC机的虚拟仪器等阶段。随着流媒体技术、网络技术和总线技术的发展,各种技术开始融入到虚拟仪器技术中,虚拟仪器又得到进一步发展,出现了远程虚拟仪器。然而由于目前基于PC机的单机版虚拟仪器技术已经相当成熟并且也开发出了种类较为齐全的单机版虚拟仪器,故而能够在此基础上研制出开发周期短、代码重复利用率高的虚拟仪器远程化平台也就成为了研究的目标。为此,研究中提出了一种零编程的、基于通用网络引擎的单机版虚拟仪器远程化的实现技术。介绍了软件工程中流行的UML建模语言以及网络通讯中的相关协议,并深层次的论述了软件开发领域中的混合编程技术以及组件技术。在对虚拟仪器技术特别是远程虚拟仪器技术的密切跟踪和研究的基础上,从编程角度上,提出了运用Java和C++联合编程、COM和J2EE混合组件技术来实现现有单机版虚拟仪器远程化的构想。提出了通用网络引擎、母引擎、子引擎、客户端虚拟仪器和服务器端虚拟仪器的概念,构建了基于通用网络引擎的单机版虚拟仪器远程化系统平台。其核心是给单机版虚拟仪器配备通用网络引擎后就可以使其快速衍变成远程虚拟仪器。其总体设计是运用UML“4+1”视图模型对系统平台的用例视图、逻辑视图和部署视图进行详细设计。研究了通用网络引擎的远程功能的实现技术。其核心是用J2EE组件中的Applet和Servlet通信技术实现基于引擎的异地远程操作控制和实时监测功能。对于远程操作控制功能,提出了一种具有客户端和服务器端双向操控功能的远程操作控制方案。对于远程实时监测功能,提出了一种基于流媒体和内存数据采集的技术方案来解决网络丢包带来的负面影响。对于本地服务功能,给出了一种基于批处理文件的实现方案。研究了通用网络引擎的零编程功能的实现技术。其核心是用一个Servlet组件实现母引擎,用若干COM组件实现各种控件子引擎,并通过JNI技术实现母引擎与子引擎间的消息路由。在对仪器面板控件定制的研究上,提出了一种基于小波图像处理技术的方案来实现其智能定制。给出了基于通用网络引擎的虚拟仪器远程化平台来实现单机版虚拟仪器远程化的通用方法。最后通过几个典型单机版虚拟仪器的远程化案例来验证其可行性。验证结果表明,基于通用网络引擎的虚拟仪器远程化方案具有开发周期短、代码重复利用率高、零编程等特点。基于通用网络引擎的远程化平台是一种开放式的远程虚拟仪器开放环境,做到了在不修改单机版虚拟仪器的情况下,实现单机版虚拟仪器向远程虚拟仪器快速衍变。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出和研究意义
• 1.2 虚拟仪器远程化的研究现状与发展趋势
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 论文主要研究内容
• 2 相关技术研究
• 2.1 UML 建模技术
• 2.1.1 UML 统一建模语言
• 2.1.2 UML“4＋1”视图模型
• 2.2 网络协议体系结构
• 2.2.1 OSI 协议体系结构
• 2.2.2 TCP/IP 协议体系结构
• 2.3 C++和Java 联合编程技术
• 2.3.1 C++和Java 的特点
• 2.3.2 JNI 技术
• 2.4 J2EE 与COM 混合组件技术
• 2.4.1 Applet 与Servlet 通信技术
• 2.4.2 J2EE 与COM 组件协同工作
• 2.5 小结
• 3 基于通用网络引擎的虚拟仪器远程化平台的构建
• 3.1 新概念的定义
• 3.1.1 通用网络引擎
• 3.1.2 服务器端虚拟仪器和客户端虚拟仪器
• 3.2 基于通用网络引擎的虚拟仪器远程化平台
• 3.2.1 平台的构建
• 3.2.2 工作原理
• 3.3 基于UML 的平台总体设计
• 3.3.1 平台的用例视图设计
• 3.3.2 平台的逻辑视图设计
• 3.3.3 平台的底层程序设计
• 3.3.4 平台的部署视图设计
• 3.4 小结
• 4 通用网络引擎的远程功能的研究
• 4.1 远程功能的实现原理
• 4.2 远程功能的实现
• 4.2.1 双向远程操控的实现
• 4.2.2 基于流媒体和内存数据采集技术的远程同步监测服务
• 4.2.3 本地服务功能的实现
• 4.3 小结
• 5 通用网络引擎的零编程功能的研究
• 5.1 零编程的实现原理
• 5.2 零编程功能的实现
• 5.2.1 基于小波图像处理技术的仪器面板控件智能定制
• 5.2.2 母引擎的定制
• 5.2.3 子引擎的定制
• 5.2.4 基于JNI 的引擎消息路由
• 5.3 小结
• 6 基于通用网络引擎的虚拟仪器远程化平台的应用
• 6.1 平台的运行环境配置
• 6.2 基于通用网络引擎的虚拟仪器远程化的通用方法
• 6.3 虚拟仪器远程化案例
• 6.3.1 齿轮故障监测仪
• 6.3.2 数字存储示波器
• 6.3.3 机械振动测试分析系统
• 6.4 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目